JP4289276B2

JP4289276B2 - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP4289276B2
Application number: JP2004309913A
Authority: JP
Inventors: 裕之小川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2024-10-25
Also published as: US20060089234A1; DE102005051096B4; DE102005051096A1; CN100408831C; US7306541B2; CN1766295A; JP2006118485A; DE102005051096B8

Description

本発明は車両の制御装置に関し、特に、目標加速度を算出し、算出された目標加速度に基づいて駆動力が制御される車両の制御装置に関する。

従来より、車両の加速度がドライバビリティに与える影響が大きいことが知られている。すなわち、加速度が大きすぎても小さすぎても、運転者が違和感を感じてしまう。そのため、車両の加速度を適切に制御することが必要である。

特開平１０−９０１８号公報（特許文献１）は、適切な加速感を得ることができる車両の駆動力制御装置を開示する。特許文献１に記載の駆動力制御装置は、燃料供給を停止しているコースト状態からの燃料供給再開時にエンジンの出力が一時的に低下されることで前後振動が低減される車両の駆動力を制御する。この駆動力制御装置は、アクセル開度を検出する検出部と、アクセル開度とは独立にエンジンのスロットル開度を制御可能なスロットル制御部と、振動低減手段を介して出力制御が実行されているときにアクセル変化に対する目標駆動力の変化速度を制限する駆動力変化速度制限部とを含む。

この公報に記載の駆動力制御装置によると、コースト状態からの再加速時には、駆動系の捩れ振動を抑制するように、エンジンの出力特性が補正される。同時にこのときにはアクセル変化に対して目標駆動力の変化特性が制限され、アクセルの変化速度や変化量が所定値よりも大きいときには、目標とする駆動力が制限を受け、加速特性が実際のアクセル変化よりも穏やかになる。これにより再加速時における車両の前後振動が抑制され、加速感が良好になった分だけ、加速の高まりが過剰に感じるところ、アクセル変化に対する実際の加速特性を穏やかにすることで、加速の唐突感を効果的に抑制することが可能となる。
特開平１０−９０１８号公報

しかしながら、特開平１０−９０１８号公報に記載の駆動力制御装置においては、目標駆動力の変化特性が制限を受けない領域では、加速特性が穏やかになるとは限らず、急な加速により乗員に違和感を与えるおそれがあるという問題点があった。また、目標駆動力の変化速度が制限されると、それだけ目標駆動力が制限されることになる。そのため、乗員が素早い加速を望む場合には、期待する加速感を得ることができず、乗員に違和感を与えるおそれがあるという問題点があった。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、乗員に与える違和感を抑制して車両を加速させることができる車両の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る車両の制御装置は、アクセル開度の変化率を検出するための検出手段と、検出されたアクセル開度の変化率に基づいて、車両の目標加速度の変化率を設定するための設定手段と、設定された目標加速度の変化率に基づいて、車両の目標加速度を算出するための算出手段と、算出された目標加速度に基づいて、車両の駆動力を制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、アクセル開度の変化率に基づいて設定された目標加速度の変化率を、たとえば積分することにより、目標加速度が算出される。これにより、滑らかな目標加速度を得ることができる。そのため、目標加速度がステップ的に設定されて急変することを抑制しつつ、所望の目標加速度を得ることができる。この目標加速度を満たすように、車両の駆動力が制御される。そのため、加速時のショックが抑制された滑らかな加速感を、所望の加速度で得ることができる。その結果、乗員に与える違和感を抑制して車両を加速させることができる車両の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明の構成に加え、走行特性の異なる複数の走行モードの中から１つの走行モードを選択するための手段をさらに含む。設定手段は、選択された走行モードに応じて、目標加速度の変化率の設定するための手段を含む。

第２の発明によると、運転者により選択された走行モードに応じた目標加速度の変化率を設定することができる。これにより、走行モードに応じた加速度で車両を走行させることができる。

第３の発明に係る車両の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加え、算出手段は、設定された目標加速度の変化率を積分して、車両の目標加速度を算出するための手段を含む。

第３の発明によると、目標加速度の変化率を積分することで、目標加速度が算出される。目標加速度を直接算出した場合は、目標加速度がステップ的に急変する。この場合、加速度が急変し、乗員に違和感を与えるおそれがある。一方、標加速度変化率を積分して目標加速度を算出した場合は、目標加速度が所望の目標加速度まで滑らかに変化する。これにより、目標加速度がステップ的に急変することを抑制することができる。そのため、加速時のショックが抑制された滑らかな加速感を、所望の加速度で得ることができる。

第４の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜第３のいずれかの発明の構成に加え、車両には、エンジンと、エンジンに連結された変速機とが搭載される。制御装置は、エンジンのアイドル状態を検出するための手段と、エンジンのアイドル状態が検出された場合は、算出手段による目標加速度の算出を禁止するための手段と、車速を検出するための手段と、変速機の変速比を検出するための手段と、検出された車速および検出された変速比に基づいて、車両の目標加速度を算出するための手段とをさらに含む。

第４の発明によると、アイドリング時の目標加速度は、車両の状態などにより一意に決定される。したがって、エンジンがアイドリング状態である場合は、アイドリング状態でない場合と区別して目標加速度を算出する必要がある。そのため、エンジンのアイドル時には、アクセル開度の変化率に基づいて目標加速度を算出することが禁止され、車速および変速比に基づいて目標加速度が算出される。これにより、アイドリング時のエンジン制御にとって適切な目標加速度を、車両の状態に応じて算出することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置を含む車両のパワートレーンについて説明する。本実施の形態に係る車両の制御装置は、図１に示すＥＣＵ(Electronic Control Unit)１０００により実行されるプログラムにより実現される。本実施の形態では、自動変速機を、流体継手としてトルクコンバータを備えた、歯車式変速機構を有する自動変速機として説明する。なお、本発明は、歯車式変速機構を有する自動変速機に限定されるものではなく、たとえばベルト式などの無段変速機であってもよい。また、歯車式変速機構は、遊星歯車から構成されるものであってもよく、常時噛み合い式の歯車から構成されるものであってもよい。

図１に示すように、この車両のパワートレーンは、エンジン１００と、トルクコンバータ２００と、自動変速機３００と、ＥＣＵ１０００とから構成される。

エンジン１００の出力軸は、トルクコンバータ２００の入力軸に接続される。エンジン１００とトルクコンバータ２００とは回転軸により連結されている。したがって、エンジン回転数センサにより検知されるエンジン１００の出力軸回転数ＮＥ（エンジン回転数ＮＥ）とトルクコンバータ２００の入力軸回転数（ポンプ回転数）とは同じである。

トルクコンバータ２００は、入力軸と出力軸とを直結状態にするロックアップクラッチと、入力軸側のポンプ羽根車と、出力軸側のタービン羽根車と、ワンウェイクラッチを有しトルク増幅機能を発現するステータとから構成される。トルクコンバータ２００と自動変速機３００とは、回転軸により接続される。トルクコンバータ２００の出力軸回転数ＮＴ（タービン回転数ＮＴ）は、タービン回転数センサにより検知される。自動変速機３００の出力軸回転数ＮＯＵＴは、出力軸回転数センサにより検知される。

このような自動変速機３００は、その内部に複数の摩擦要素であるクラッチやブレーキを備える。予め定められた作動表に基づいて、摩擦要素であるクラッチ要素（たとえばクラッチＣ１〜Ｃ４）や、ブレーキ要素（たとえばブレーキＢ１〜Ｂ４）、ワンウェイクラ
ッチ要素（たとえばワンウェイクラッチＦ０〜Ｆ３）が、要求された各ギヤ段に対応して、係合および解放されるように油圧回路が制御される。自動変速機３００の変速ポジション（シフトポジション）には、パーキング（Ｐ）ポジション、後進走行（Ｒ）ポジション、ニュートラル（Ｎ）、前進走行（Ｄ）ポジションがある。

これらのパワートレーンを制御するＥＣＵ１０００は、エンジン１００を制御するエンジンＥＣＵ１０１０と、自動変速機３００を制御するＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０と、エアーコンディショナ４００を制御するＡ／Ｃ＿ＥＣＵ１０３０とを含む。

ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０には、出力軸回転数センサにて検知された出力軸回転数ＮＯＵＴを表わす信号が入力される。また、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０には、エンジンＥＣＵ１０１０から、エンジン回転数センサにて検知されたエンジン回転数ＮＥを表わすエンジン回転数信号が入力される。

これら回転数センサは、トルクコンバータ２００の入力軸、トルクコンバータ２００の出力軸および自動変速機３００の出力軸に取り付けられた回転検出用ギヤの歯に対向して設けられている。これらの回転数センサは、トルクコンバータ２００の入力軸、トルクコンバータ２００の出力軸および自動変速機３００の出力軸の僅かな回転の検出も可能なセンサであり、たとえば、一般的に半導体式センサと称される磁気抵抗素子を使用したセンサである。

さらに、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、エンジンＥＣＵ１０１０にエンジン制御信号（たとえばスロットル開度信号）を出力し、エンジンＥＣＵ１０１０は、そのエンジン制御信号や他の制御信号に基づいてエンジン１００およびオルタネータ１０２を制御する。後述するように、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は車両の目標加速度を算出し、この目標加速度が満たされるようなエンジン制御信号を、エンジンＥＣＵ１０１０に送信する。

一方、エンジンＥＣＵ１０１０は、オルタネータ１０２がエンジン１００に与える負荷を算出し、算出した負荷を表す信号を、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０に送信する。なお、オルタネータ１０２の負荷を算出する方法については、公知の技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰り返さない。

ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、トルクコンバータ２００のロックアップクラッチ制御信号を出力する。このロックアップクラッチ制御信号に基づいて、ロックアップクラッチの係合圧が制御される。また、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、自動変速機３００にソレノイド制御信号を出力する。このソレノイド制御信号に基づいて、自動変速機３００の油圧回路のリニアソレノイドバルブやオンオフソレノイドバルブなどが制御され、所定の変速ギヤ段（たとえば第１速〜第５速）を構成するように、摩擦係合要素が係合および解放されるように制御される。

また、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０には、アクセル開度センサ２１００から運転者により操作されたアクセルペダルの開度を表わす信号が、車速センサ２２００から車速を表わす信号が、ドライブモードスイッチ２３００から現在のドライブモードを表す信号が、それぞれ入力される。また、ＥＣＵ１０００は、各種データやプログラムが記憶されたメモリを有する。

本実施の形態において、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、コンフォートモードおよびコンフォートモードよりも加速性が重視されたスポーツモードの中から、ドライブモードを選択する。ドライブモードの選択は、ドライブモードスイッチ２３００から送信される信号に基づいて選択される。すなわち、乗員がドライブモードスイッチ２３００を操作することにより、所望のドライブモードが選択される。なお、ドライブモードは、コンフォートモードおよびスポーツモードに限られず、その他のドライブモードがあってもよい。

Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ１０３０は、乗員の操作に基づいて、車室内が所望の温度になるように、エアーコンディショナ４００を制御する。また、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ１０３０は、コンプレッサ（図示せず）などによりエアーコンディショナ４００がエンジン１００に与える負荷を算出し、算出した負荷を表す信号を、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０に送信する。なお、エアーコンディショナ４００の負荷を算出する方法については、公知の技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰り返さない。

図２を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１０００のＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、ドライブモードスイッチ２３００から送信された信号に基づいて、現在のドライブモードを判定する。

Ｓ１０２にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、アクセル開度センサ２１００から送信された信号に基づいて、エンジン１００がアイドリング状態か否かを判別する。エンジン１００がアイドリング状態である場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。そうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０４に移される。

Ｓ１０４にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、自動変速機３００のギヤ段、すなわち変速比を検出する。なお、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０自体が自動変速機３００のギヤ段を決定しているため、ギヤ段の検出はＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０の内部で行なわれる。

Ｓ１０６にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、アクセル開度センサ２１００から送信された信号に基づいて、アクセル開度変化率を検出する。Ｓ１０８にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、車速センサ２２００から送信された信号に基づいて車速を検出する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、メモリに記憶されたマップを用いて、ドライブモード、ギヤ段、アクセル開度変化率、車速に基づいて、車両の目標加速度変化率を算出する。ドライブモードが選択されている場合は、コンフォートモードが選択されている場合に比べて、目標加速度変化率が高く算出される。ギヤ段が低い（ギヤ比が高い）場合は、ギヤ段が高い（ギヤ比が低い）場合に比べて、目標加速度変化率が高く算出される。アクセル開度変化率が大きい場合は、アクセル開度変化率が小さい場合に比べて、目標加速度変化率が高く算出される。車速が遅い場合は、車速が速い場合に比べて、目標加速度変化率が高く算出される。

Ｓ１１２にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、算出された目標加速度変化率を時間で積分することで、目標加速度を算出する。その後、この処理は終了する。

Ｓ１１４にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、自動変速機３００のギヤ段、すなわち変速比を検出する。なお、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０自体が自動変速機３００のギヤ段を決定しているため、ギヤ段の検出はＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０の内部で行なわれる。Ｓ１１６にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、車速センサ２２００から送信された信号に基づいて車速を検出する。

Ｓ１１８にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、エンジン１００に負荷がない場合におけるトルクを算出する。エンジン１００の無負荷時のトルクは、たとえば、フューエルカットの有無、アイドルスピードコントロールバルブ（図示せず）の開度、燃料噴射量などをパラメータとして、エンジンＥＣＵ１０１０により算出され、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０に算出されたトルクを表す信号が送信される。なお、エンジン１００の無負荷時のトルクは、公知の技術を利用して算出すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１２０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、エンジンＥＣＵ１０１０およびＡ／Ｃ＿ＥＣＵ１０３０から送信された信号に基づいて、オルタネータ１０２およびエアーコンディショナ４００などの補機による負荷を検出する。

Ｓ１２２にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、メモリに記憶されたマップを用いて、車速、ギヤ段、エンジン無負荷トルクおよび補機負荷に基づいて、アイドル時の目標加速度を算出する。その後、この処理は終了する。

以上のような構造、およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０の動作について説明する。

車両システムの起動中、ドライブモードスイッチ２３００から送信された信号に基づいて、現在のドライブモードが判定され（Ｓ１００）、アクセル開度センサ２１００から送信された信号に基づいて、エンジン１００がアイドリング状態か否かが判定される（Ｓ１０２）。

エンジン１００がアイドリング状態でない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、ギヤ段の検出（Ｓ１０４）、アクセル開度変化率の検出（Ｓ１０６）および車速の検出（Ｓ１０８）が行なわれる。その後、メモリに記憶されたマップを用いて、ドライブモード、ギヤ段、アクセル開度変化率、車速に基づいて、車両の目標加速度変化率が算出される（Ｓ１１０）。この目標加速度が時間で積分されて、目標加速度が算出される（Ｓ１１２）。

ここで、従来のように、目標加速度を直接算出した場合は、図３において一点鎖線で示すように、アクセル開度およびアクセル開度変化率の変化により目標加速度がステップ的に急変する。この場合、加速度が急変し、乗員に違和感を与えるおそれがある。

一方、本実施の形態のように、目標加速度変化率を積分して目標加速度を算出した場合は、図３において、実線で示すように目標加速度が所望の目標加速度まで滑らかに変化する。これにより、アクセル開度およびアクセル開度変化率の変化により目標加速度がステップ的に急変することを抑制することができる。そのため、急加速によるショックを抑制しつつ、運転者が要求する加速度を満たすことができる。

ところで、アイドリング時の目標加速度は、車両の状態や、エンジン１００の無負荷時のトルク特性などにより一意に決定される。したがって、アイドリング時は、アイドリング時でない場合と区別して目標加速度を算出する必要がある。

したがって、エンジン１００がアイドリング状態である場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、目標加速度変化率を積分して目標加速度を算出することを行なわずに（禁止して）、ギヤ段の検出（Ｓ１１４）、車速の検出（Ｓ１１６）、エンジン１００の無負荷時のトルクの算出（Ｓ１１８）および補機負荷の検出（Ｓ１２０）が行なわれる。その後、ギヤ段、車速、エンジン１００の無負荷時のトルクおよび補機負荷に基づいて、目標加速度が直接算出される（Ｓ１２２）。

これにより、運転者が加速を要求していないエンジン１００のアイドリング時は、アイドリング時のエンジン１００の制御にとって適切な目標加速度を、車両の状態に基づいて算出できる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＴ＿ＥＣＵは、アイドル開度変化率に基づいて目標加速度変化率を算出する。ＥＣＴ＿ＥＣＵは、目標加速度変化率を時間で積分して、目標加速度を算出する。これにより、所望の目標加速度まで滑らかに変化する目標加速度を得ることができる。この目標加速度を満たすように、エンジンが制御される。そのため、加速度の急変によるショックを抑制しつつ、所望の加速度で車両を加速させることができる。その結果、乗員に与える違和感を抑制して加速することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る車両の制御装置を含む車両の制御ブロック図である。本発明の実施の形態に係る車両の制御装置であるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。アクセル開度およびアクセル開度変化率が変化した場合における目標加速度の推移を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１００エンジン、１０２オルタネータ、２００トルクコンバータ、３００自動変速機、４００エアーコンディショナ、１０００ＥＣＵ、１０１０エンジンＥＣＵ、１０２０ＥＣＴ＿ＥＣＵ、１０３０Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ、２１００アクセル開度センサ、２２００車速センサ、２３００ドライブモードスイッチ。

Claims

アクセル開度の変化率を検出するための検出手段と、
前記検出されたアクセル開度の変化率に基づいて、車両の目標加速度の変化率を設定するための設定手段と、
前記設定された目標加速度の変化率に基づいて、前記車両の目標加速度を算出するための算出手段と、
前記算出された目標加速度に基づいて、車両の駆動力を制御するための制御手段とを含む、車両の制御装置。
前記制御装置は、走行特性の異なる複数の走行モードの中から１つの走行モードを選択するための手段をさらに含み、
前記設定手段は、前記選択された走行モードに応じて、前記目標加速度の変化率の設定するための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
前記算出手段は、前記設定された目標加速度の変化率を積分して、前記車両の目標加速度を算出するための手段を含む、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
前記車両には、エンジンと、前記エンジンに連結された変速機とが搭載され、
前記制御装置は、
前記エンジンのアイドル状態を検出するための手段と、
前記エンジンのアイドル状態が検出された場合は、前記算出手段による目標加速度の算出を禁止するための手段と、
車速を検出するための手段と、
前記変速機の変速比を検出するための手段と、
前記検出された車速および前記検出された変速比に基づいて、前記車両の目標加速度を算出するための手段とをさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。